3.5.1合成任务一构建碳骨架 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第三章 烃的衍生物 2019人教版选择性必修三 第五节 有机合成 第一课时 有机合成的主要任务 核心素养发展目标 1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成基本任务 2.掌握有机化合物分子骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。 维勒——开创了人工合成有机化合物的新时代 有机合成的原则 (1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。 (2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。 (3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。 (4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。 认识有机合成 有机合成使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。 有机合成的一般思路示意图 碳骨架的构建 官能团的转化（引入、消除） 官能团的转化（引入、消除） 认识有机合成 从图中可以看出，有机合成路线中的反应 按反应目的可分为两种情况：①通过有机反应引入能够改变原料分子碳骨架的官能团，以实现目标分子骨架的构建；②在得到与目标化合物分子骨架相同的中间体后，进一步进行官能团转化，最终实现目标化合物的合成。 因此，有机合成的过程就像建筑师建造一座大厦，利用简单易得的试剂作为基础原料，通过有机反应进行碳骨架的构建和官能团的引入与转化，经过多步反应，最终合成具有目标化合物。 因此，有机合成设计的关键就是利用有机反应来实现 碳骨架的构建 和 官能团的引入。 5   原料分子 目标分子 主要任务 示例 CH2=CH2 CH3COOH 改变官能团种类 (1) CH3CH2OH     (2) CH≡CH     (3) CH3CH2CH2Br (4) CH3CH=CH2 CH3CH2CH2COOH 对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。 改变官能团数目 碳链变为碳环且改变碳原子数目 认识有机合成 改变官能团的位置 改变官能团的种类和碳原子数目 原料分子中的碳原子 目标分子中的碳原子 少于 引入含碳原子的官能团 （1）与HCN发生加成反应 （2）羟醛缩合反应 （3）加聚反应 （4）酯化反应 （5）分子间脱水反应 1.碳链的增长 碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环等过程。 构建碳骨架 HCN 催化剂 H2O,H＋ 催化剂 CH≡CH CH2＝CHCN CH2＝CHCOOH 丙烯腈 丙烯酸 碳链的增长 （1）与HCN发生加成反应 ①炔烃与HCN的加成反应 ②醛与HCN反应,再还原: ③酮与氢氰酸的加成反应： 催化剂 CH3—C—H O α CH3—CH—CH2CHO OH 催化剂 △ CH3—CH＝CHCHO＋H2O α α β β ＋ H C CHO H H β-羟基醛 加成反应 消去反应 α,β-不饱和醛 （2）羟醛缩合反应 含有α­H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β­羟基醛，进而发生消去反应。 碳链的增长 （3）加聚反应 （4）酯化反应 （5）分子间脱水 18 18 O O CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O 浓H2SO4 C2H5−OH + HO−C2H5 C2H5−O−C2H5 + H2O 浓H2SO4 140 ℃ 碳链的增长 nCH2＝CH2 [ CH2—CH2 ]n 一定条件下 2CH3Cl+2Na → CH3—CH3+2NaCl。 碳链的增长 (6)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代 RCl+NaCN → RCN+NaCl (7)卤代烃与活泼金属作用 （8）格氏试剂的合成方法: 2、碳链的缩短 （1）烷烃的裂化或裂解反应 C4H10 CH4+C3H6 △ 原料分子中的碳原子 目标分子中的碳原子 多于 碳链缩短 （2）烯(炔)烃、芳香烃与高锰酸钾发生氧化反应 ①烯烃 C＝CH—R R' R'' KMnO4 H＋ C＝O＋R—COOH R' R'' 二氢成气 一氢成酸 无氢成酮 构建碳骨架 ②炔烃 CH≡C—R KMnO4 H＋ CO2＋RCOOH CH— R R' KMnO4 H＋ HOOC— ③芳香化合物的侧链 C＝C H3C